黑蒜加工設備遠程監測控制系統的設計與研究

于 革，張治國，朱 浩

（黑龍江省科學院大慶分院，黑龍江 大慶 163319）

黑蒜加工設備遠程監測控制系統的設計與研究

于 革，張治國，朱 浩

（黑龍江省科學院大慶分院，黑龍江 大慶 163319）

近幾年來，隨著黑蒜功能的臨床實驗研究結果被不斷證實，黑蒜食品逐漸受到眾多消費者的青睞。在黑蒜加工生產過程中，穩定的溫控系統對提高黑蒜口味及口感至關重要。但是在生產過程中會產生辛辣刺鼻的氣味，無法進入生產車間，因此，遠程監測控制系統在黑蒜生產中十分必要。

黑蒜；遠程監測控制；溫度控制

1 黑蒜介紹

黑蒜又名黑大蒜、發酵黑蒜、黑蒜頭，是用新鮮的生蒜，帶皮放在高溫高濕的發酵箱里發酵60～90d，讓其發酵而制成的食品，它能夠保留生大蒜原有成分。此外，黑蒜中的微量元素含量較高，味道酸甜，無蒜味，具有抗酸化、抗氧化的功效，特別適合三高人群及癌癥患者。且味道酸甜，食后無蒜味，不上火，不會對胃產生刺激，是比較溫和的健康保健食品。

黑蒜具有超高的營養價值以及“甜、軟、糯”的口感，正逐漸被人們認識和認可，正逐步走向人們的餐桌。食用后無蒜臭，是普通大蒜所不具備的。對糖尿病、高血壓、高血脂、癌等疾病亦有療效。

2 黑蒜功效

大蒜具有廣譜抗菌效果，不但可以直接滅殺各種有害細菌，還能抗擊各種病毒，由大蒜發酵后制成的黑蒜的活性成分能夠促使免疫細胞更加活躍，增加和增強免疫細胞的數量和抵抗能力，提高人體的抗病毒能力和免疫力。

黑蒜含有可以有效阻斷致癌物質亞硝胺合成的成分，并含有豐富的硒，能夠強力抑制和滅殺癌細胞，經驗證黑蒜對多種癌癥有預防和抑制作用。

黑蒜還有一種別稱叫“血管清道夫”，能有效預防血管的內壁沉積，而血管的內壁沉積是心腦血管病的一大誘因，長時間的血管內壁沉積便會產生動脈阻塞；血管彈性變差；使血液黏稠度過高，會引發中風、心肌梗塞或心臟病等病癥。

黑蒜還可以修復胰臟細胞，恢復胰臟調節血糖能力，有效預防和控制高血壓、高血脂和高血糖；同時，黑蒜中含有的多種氨基酸能夠有效抑制脂肪肝和脂質過氧化酶對肝臟細胞結構的損傷，保護現代人因生活節奏快壓力大而處于亞健康狀態的肝臟。

除此之外，黑蒜還有健腦益智、抗衰老及美容的功效，補腎及提高對病毒的免疫力，治療嚴重的冷虛癥及失眠癥等具有功效。

3 黑蒜的生產工藝簡介

3.1 原料選取

原料對黑蒜的優質產出是非常重要的。大蒜的品種類別較多，按顏色分，常見的有白皮蒜、紅皮蒜和紫皮蒜。按果瓣類別分為多瓣蒜和獨頭蒜，上述的大蒜都可當作生產黑蒜的原料。在選取原料時，最好選擇圓滿充實的大蒜，注意大蒜外觀要求完整，不得有磕碰或破損的傷痕，這樣就可生產出精致飽滿的黑蒜，另外，大蒜在進廠之前，需要進行重金屬檢測、農殘的檢測。

3.2 發酵工藝

發酵溫度控制對黑蒜的生產尤其重要，黑蒜的口感及色澤都與溫度控制緊密相關。黑蒜發酵溫度大體可分為高溫期、保溫期和祛濕烘干期和冷藏期等。高溫期對黑蒜的生產比較重要，高溫區的加工時間大約在8～10d，保溫期加工時間約在5～7d，祛濕烘干期加工時間在2～5d，主要取決于大蒜的水分含量。最后，將黑蒜放入冷庫內2～3個月，這樣黑蒜的生產就已經完成。黑蒜的發酵溫度控制要求在±1℃之內，當然溫度控制越精準，生產出的黑蒜口感和色澤越佳。

4 黑蒜生產設備控制系統

4.1 控制單元

采用PLC作為控制單元，具有較高的可靠性和穩定性，并且抗干擾能力強。控制單元選用三菱FX3U系列PLC，處理速度達到了0.065us/基本指令。內置了高達64K步的大容量RAM存儲器，大幅增加了內部軟元件的數量，強化了指令的功能，提供了多達209條應用指令，包括像與三菱變頻器通信的指令、CRC計算指令、產生隨機數指令等。

4.2 溫度控制方式

溫度控制采用比例控制方式，系統采用多路溫度傳感器對比平均計算，進行5s循環溫度加熱控制，比例控制以時間為單位，計算出需要加熱時間，根據系統自身特性進行比例參數的設定。溫度傳感器要以變化較為靈敏的作為主控溫度，否則系統溫度將會過沖和過緩，影響整個系統的溫度控制精度，導致某個溫箱內的溫度過高或過低，發生控制不住的局面。

4.3 風機運行檢測及報警

風機運行檢測選用歐姆龍高速光電開關作為檢測，風機轉速為1 440r/min，風機應選用耐高溫電機，將PLC控制單元開入點設置為高速計數模式，每當風機轉動一圈，有一個開入信號傳遞到PLC，PLC進行累計計數，當設備運行時，計數不累加產生風機故障報警。黑蒜設備屬高溫運行設備，必須進行風機運行狀態監測，一旦風機故障，溫箱內的溫度會不均勻，加熱系統熱量不能及時傳遞，導致加熱管溫度過高等造成不必要的損失。

4.4 風門步進電機的控制

黑蒜生產設備分為三個溫箱，每個溫箱相對是獨立的，并設有一個進風風門步進電機，PLC控制單元根據各溫箱內的溫度變化情況，實時檢測判斷各個溫箱內的溫度差，下傳電機動作指令，自動調整風門的步進電機，動態調節各溫箱的進風量，從而保障溫箱的溫度達到相對平衡的狀態。

5 黑蒜生產設備遠程監測系統

5.1 PLC數據上傳及組態軟件

PLC數據上傳到INTERNET，采用中間設備工業物聯終端，終端支持多種PLC、變頻器及智能儀表通信協議，可遠程讀寫PLC內部數據及遠程修改、下載程序，不需要設置固定IP地址，支持以太網或GPRS數據網絡。終端與PLC數據通信，將數據上傳到INTERNET網，實現數據上傳功能。物聯終端提供OPC軟件接口，組態軟件通過自帶OPC數據接口進行數據交換，將上傳的數據讀出來，實現組態軟件的數據顯示和操作的功能。

5.2 上位機組態軟件功能

上位機組態軟件具有歷史記錄查詢、歷史曲線、實時曲線、報警記錄等功能，歷史記錄可查詢每次黑蒜設備運行時任意時段的溫度值，以確定生產工藝有無異常；歷史曲線可宏觀觀察溫度的變化，方便用戶對整個加工周期的查看；報警記錄查詢可對整個生產周期的歷史報警進行查看，方便設備的維修和保養，對下次生產有著重要的作用。

6 結語

近幾年來，隨著黑蒜功能的臨床實驗研究結果的不斷證實，黑蒜及其加工產品正在以其獨特的功能和美妙的口感，風靡韓國、日本等東南亞地區及美國等發達國家。具有成熟生產技術和工藝的黑蒜加工設備對大蒜產業、農產品加工和生物型健康食品行業的跨越式發展具有強大的推動作用。

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Design and research on remote monitor and control system of black garlic manufacturing equipment

YU Ge，ZHANG Zhi-guo，ZHU Hao
（Daqing Branch of Heilongjiang Academy of Sciences，Daqing 163319，China）

In the last few years，black garlic is gradually accepted by numerous customers，owing to clinical trials on patients and scientific proof.Temperature control is critical during black garlic manufacturing process.Steady remote temperature control guarantees the quality of the black garlic，such as the taste and smell.Another reason for the remote control is the gas developed during the manufacturing halts personnel toenter the workshop.

Black garlic；Remote monitor and control；Temperature control

TP274

A

1674-8646（2016）16-0024-02

2016-07-02